«Если сияние тысячи солнц вспыхнуло бы в небе, это было бы подобно блеску Всемогущего…-Я стану смертью, Разрушителем Миров».
Эти слова произнёс Роберт Оппенгеймер 16 июля 1945 года, после того, как в 5.29 на полигоне Аламогордо в Нью-Мексико была испытана первая атомная бомба под кодовым названием «Gadget» («Штуковина»). Заряд располагался внутри специально возведённой тридцатиметровой башни, а физики и генералы наблюдали за взрывом из бункера. Само испытание называлось «Тринити».
Именно тогда, в 5.29 утра по местному времени, на Земле впервые образовался новый минерал – стеклопесок, оставшийся на месте взрыва. Кристаллы минерала получились красноватыми и зеленоватыми из-за включений радиоактивных металлов. Новое вещество назвали «тринитит».
Оказывается, тринитит имеет не только научную, но и коллекционную, и даже художественную ценность. Ниже я кратко расскажу о свойствах, изучении и применении этого минерала.
История, физика и химия тринитита
Манхэттенский проект позволил чуть более чем за три года (июнь 1942 – июль-август 1945) создать ядерное оружие и применить его. Размах Манхэттенского проекта был не менее беспрецедентным, чем скорость реализации – он потребовал создать совершенно новые научные методы (например, метод Монте-Карло) и даже отрасли тяжёлой промышленности (газовая диффузия). Поводом к планированию проекта можно считать письмо Эйнштейна Рузвельту от 2 мая 1939 года – впрочем, в тот момент недооценённое. Как бы то ни было, Манхэттенский проект позиционировался как экстренный НИОКР, призванный «догнать» немецкую ядерную программу, во главе которой стояли Гейзенберг и Ган, но к окончанию войны в Европе завершён не был (немецкий ядерный проект не окончился вообще ничем). Тем не менее, ядерная бомбардировка должна была представляться США логичной как с точки зрения оправдания затраченных расходов, так и потому, что именно Япония вероломно напала на США в 1941 году и на протяжении всей войны была основным соперником американцев. Но испытание «Тринити» в большей степени было физикой и геополитикой, чем подготовительным актом к военной операции. Что касается физики – к июлю 1945 года уже было известно, что организовать промышленную наработку плутония для имплозивных бомб модели «Толстяк» гораздо проще, чем добывать методом газовой диффузии редчайший уран-235. По этим причинам в Нью-Мексико был взорван именно «Толстяк», а не «Малыш», и это была первая неуправляемая ядерная реакция на Земле, как минимум, за последние полтора миллиарда лет. При возникших на месте испытания звёздных температурах и давлениях, естественно, образовался минерал, которого на Земле прежде не существовало. Его называли «атомзит» и «стекло из Аламогордо», но прижилось именно название тринитит.
Точная физическая картина событий, происходящих в гипоцентре ядерного взрыва, не известна до сих пор – равно как и показатели температуры и давления, при которых образуется тринитит. По всей видимости, образование тринитита зависит не только от мощности, но и от скорости протекания процессов – важно, чтобы «околосолнечные» температуры и давление быстро возникали и столь же быстро спадали. Температура плавления кварцевого песка – 2300 ⁰С, а температура кипения – около 3000 ⁰С. При образовании тринитита, очевидно, также происходит конденсация песка, плутония и металлических примесей. Песок превратился в тринитит в радиусе от 300 до 800 метров от гипоцентра взрыва.
Тринитит – один из семейства подобных минералов, которые образуются при атомном взрыве и выпадают из грибовидного облака в виде осадков. Кроме тринитита известны хиросимиты (Хиросима) и харитончики (Семипалатинск), а также чернобылит – минерал схожего генеза, сформировавшийся после аварии на Чернобыльской АЭС. Тринитит и схожие с ним минералы (далее, если явно не указано иное, речь идёт именно о тринитите) представляют собой стекловидные минералы с включением силикатов и металлов. На состав и твёрдость таких минералов влияют свойства песка (грунта) в точке взрыва, в частности, содержание кварца и размер песчинок. В состав тринитита всегда входит плутоний, а также могут входить железо, медь, кобальт и иногда – другие металлы.
Кратер на месте взрыва «Тринити» исследовался с первых дней после испытания, но внимание уделялось, в основном, баллистическим аспектам и остаточной радиоактивности, а не геологии и петрохимии «точки зеро». По-видимому, первая публикация с анализом состава тринитита вышла в 1948 году, и автором её был Кларенс Росс. Вот как он описал этот минерал:
«Это стекло образовало слой толщиной 1-2 сантиметра. В верхней части отмечается очень тонкий слой пыли, осевшей на минерал, когда он ещё был расплавлен. Нижняя часть – более толстый слой частично сплавившихся веществ, постепенно переходящий в грунт, на котором минерал образовался. Цвет стекла бледно-зелёный, а сам материал крайне зернист, причём, некоторые пузырьки могут распространяться на всю толщину образца. Минерал образовался из аркозового песка, включающего зёрна кварца, большое количество полевого шпата (как микроклиновые, так и, в меньшем количестве, плагиоклазовые варианты). Также содержит небольшие количества кальцитов, роговой обманки и авгита в суглинковой подложке. Эти материалы образовали стекло двух различных типов. Глины, полевой шпат и сопутствующие минералы очень плавкие и должны характеризоваться высокой мобильностью».
Таким образом, тринититы крайне неоднородны, но радиологи и военные не обращали внимания на эти детали и считали тринитит гомогенным веществом. Росс, в свою очередь, не учёл антропогенных примесей в минерале, а именно – плутония и азотистых включений, оставшихся от тротила (в частности, нитрата бария). Из антропогенных материалов подробнее остановимся на плутонии. В атомной бомбе (как плутониевой, так и урановой) для запуска ядерной реакции необходима критическая масса активного вещества. Приемлемое значение – около 64 кг урана-235 («Малыш») или несколько килограммов плутония-239 («Толстяк»). В устройстве, взорванном в Нью-Мексико, было примерно 6 кг плутония-239. Инициирующим изотопом, благодаря которому реакция не затухает, а становится цепной, в данном случае был плутоний-240. Содержание плутония-240 может варьироваться, но при испытании «Тринити» составляло 6-7%. Такой процент изотопа 240 не только означает, что данный образец плутония является оружейным, но и позволяет выяснить его происхождение. Естественно, плутоний из «Тринити» был произведён в Хэнфорде, штат Теннеси – на единственном заводе по обогащению ядерного топлива, существовавшем в то время. При этом ещё в 1943 году плутоний-239 был получен на ленинградском циклотроне Игорем и Борисом Курчатовыми. Соответственно, доля плутония-240 в образце тринитита позволяет установить, до какой степени этот плутоний был обогащён и где именно получен
Тринитит и квазикристаллы
Возможно, в ходе испытания «Тринити» также были получены первые квазикристаллы. Ранее я упоминал о вероятной геометрической структуре квазикристаллов в статье «Змей и дротик», посвящённой апериодическим мозаикам Пенроуза. Собственно, основная особенность квазикристаллов заключается в апериодичности их решётки:
Точные условия для образования квазикристаллов также неизвестны, но, согласно работам Дана Шехтмана, в 1982 году удостоенного Нобелевской премии по физике за исследования квазикристаллов, высокие температуры и высокое давление явно способствуют формированию апериодической кристаллической решётки. Именно это наблюдение побудило геолога Люку Бинди из Флорентийского университета и физика Пола Стейнхардта из Принстонского университета поискать квазикристаллы в тринитите. Пол Стейнхардт (род. 1952) наряду с Шехтманом – пожалуй, крупнейший специалист по квазикристаллам в мире.
На Хабре выходила статья Юлии Щукиной @lesnikova о том, как Стейнхардт совместно с российскими геологами открыл первый естественный квазикристаллический минерал хатыркит на Чукотке (возможно, хатыркит имеет метеоритное происхождение). Квазикристалл хатыркита имеет форму, близкую к икосаэдру и химическую формулу (Al62Cu24Fe13).
В 2021 году Бинди и Стейнхардт опубликовали статью о новом икосаэдрическом квазикристалле найденном в образце тринитита длиной 1 см. Проверить этот экзотический минерал на наличие квазикристаллов учёные решили ещё и потому, что открытый в 2010 году хатыркит имеет импактную (ударную) природу. Большинство синтетических квазикристаллов – это полиметаллические сплавы. И действительно, методом рентгеновской дифракции удалось выявить в образце тринитита 12 «металлических капелек» с квазикристаллической структурой и формулой Si61Cu30Ca7Fe2.
Тея и Луна
На Хабре также писали о том, что крупнейшее импактное событие в истории Земли могло произойти в глубокой древности, когда во внутренней части Солнечной системы ещё находилось множество планетезималей. В тот период (более 4 миллиардов лет назад) Земля могла столкнуться с объектом, размеры которого были примерно как у Марса. Этот гипотетический объект называют Тея. Осколки от столкновения впоследствии сконцентрировались на орбите Земли и образовали Луну. При этом часть земных пород и пород Теи, должна была испариться и (учитывая вероятный железо-силикатный состав обоих тел) выпасть в виде стекловидных осадков. На Земле с тех пор шли активные геологические процессы, поэтому следов столкновения не осталось, а вот на поверхности Луны в составе реголита должны встречаться минералы, похожие на тринитит.
Проверить эту гипотезу в 2017 году решил физик Джеймс Дэй из университета Сан-Диего. Он предположил, что испытание «Тринити» можно считать миниатюрной моделью соударения Земли и Теи. В таком случае как в тринитите, так и в лунном реголите должен был бы наблюдаться дефицит переходных металлов, в особенности, цинка – поскольку при рассматриваемых температурах цинк переходит в летучую форму и рассеивается далеко от места взрыва. Более того, природный цинк содержит 5 стабильных изотопов (64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn, и 70Zn), и чем тяжелее изотоп – тем меньше он должен был бы рассеиваться при взрыве. Оказалось, что в разных образцах тринитита, взятых на расстоянии от 10 до примерно 200 м от места взрыва доля цинка-66 действительно стабильно падает от 0,25 до 0,2 промилле, и тринитит измеримо беднее цинком, чем окружающие песчаниковые породы. Схожие закономерности содержания цинка (преобладание тяжёлых изотопов над лёгкими) характерны и для лунного грунта. Более того, в лунном грунте наблюдается схожая картина с изотопами никеля, а также практически отсутствует вода, мгновенно переходящая в летучую форму при импактных событиях. Если в обозримом будущем нам суждено высадиться на Луне, то было бы особенно интересно поискать там стекловидные породы или аналоги тринитита.
Заключение
После 1952 года свободный сбор тринитита в Нью-Мексико запрещён, а значительная часть радиоактивного грунта захоронена. Но уже в конце 1945 года предприимчивый дизайнер Марк Ковен принялся рекламировать тринитит как эстетичный поделочный камень, умело вкрапляя его в серьги, броши и браслеты собственного производства. В последующий период доступ на место взрыва был открыт для массовой публики всего два дня в году, но даже при таком ограничении тринитит собирали подчистую. Особенно ценились чёрные образцы, в которых осталось железо от металлоконструкций тестовой вышки, а также красноватые, в которых заключена медь из проводов. Сегодня тринитит собирают преимущественно в научных и сталкерских целях, поскольку известно, насколько он радиоактивен и опасен. Я же считаю тринитит по-настоящему красивым и завораживающим минералом и специально приберёг пост о нём на последние часы уходящего года. Надеюсь, что в обозримом будущем это удивительное вещество так и останется геохимической и коллекционной экзотикой, а не будет тоннами пылиться по всему северному полушарию.
Vsevo10d
Он произнес пафосное "Now I am become Death, the destroyer of the worlds" - переиначенная цитата из Бхагавад-гиты, которую он изучал в оригинале на санскрите. Что-то вроде "Азъ днесь сотворился смертью", если передавать древне-поэтически-религиозный окрас.
Сомнительное утверждение. Тихоокеанский театр военных действий был довольно странной тусой, японцы бряцали оружием больше, чем могли реально причинить вреда, американцы до самого конца войны тупо не могли до Японии долететь, а в творившийся в материковом Китае филиал ада предусмотрительно не лезли. Были неприятные столкновения флотов и тяжелые бои вроде той же Иводзимы, но как только американцы ее захватили, то сразу же перебазировали на нее все свои "летающие крепости", клепавшиеся на родине со свирепой скоростью. А большое количество самолетов и близкий аэродром создали чудовищное превосходство в воздухе. Выяснилось, что у японцев нет ни достаточной системы ПВО, ни нормальных истребителей; если раньше бобмеры летели по несколько часов и почти на пределе дальности, падая в океан на обратном пути, то теперь потери за рейд стали 2-3 машины от таранов (!) японских камикадзе. А в одном рейде бомберов было по 200, 300, 400 штук. За весну 45-го они полностью выжгли все более-менее крупные города. Атомные бомбы они сбрасывали уже из абсолютно чистого неба, и эти взрывы были не сильно хуже, чем лютый ад за несколько месяцев до этого в том же Токио, заваленном тысячами тонн "зажигалок".
Необходимость "ядера" – отрыжка кабинетно-генеральской логики той эпохи. Мол, при предполагаемой наземной операции погибнут несколько десятков тысяч наших солдат, поэтому давайте превентивно сожжем несколько сот тысяч их мирняка.
bbs12
А почему "мол"? Были какие-то другие варианты захвата Японии без десятков тысяч трупов своих (американских) солдат?
saege5b
В тот момент советская армия весьма шустро продвигалась и вполне составляла конкуренцию американцам.
Собственно, атом это больше послание советам, японцы уже не могли оказать существенного сопротивления.
Skigh
PanDubls
Ну видимо тут к тому, что потери в 1.7-4млн, которые насчитали американцы, если верить комментарию чуть ниже, советские военачальники засчитали бы на усушку-утряску и не стали бы ради такой мелочи возиться с бомбардировками. Как с Берлином произошло.
40kTons
Именно поэтому бомбы и сбросили. Что бы показать советам каким оружием они обладают и что бы те не думали окупировать Японию. Про это даже фильм был
Skigh
Ещё был вариант — установить полную блокаду Японии, и утюжить бомбардировщиками, пока до японцев не дойдёт. Могло занять ещё пару лет, и жертвы среди мирного населения были бы гораздо больше.
Vsevo10d
Да в общем-то, с истребителями "Зеро", которые не могли догнать уже даже B-17-х, остатками флота и сухопутной армией глубоко за рубежом, японцы были совершеннейшими военными каличами. Можно было разбомбить порты, опционально - флот и береговые ПВО, и оставить их вариться в собственном милитаристском говне. В экономической и торговой блокаде долго не поживешь, сухопутную армию их на материке так и так раздавили бы. История, конечно, сослагательного наклонения не терпит, но могу предположить, что получилась бы своего рода Северная Корея - такое аскетичное милитаризованное средневековье, раз в пять лет торжественно выпускающее более мощный пропеллерный самолет, когда остальной мир перешел уже на реактивную авиацию и ракеты. Поогрызались бы какими-нибудь внезапными авианалетами в радиусе 500 км в стиле "насрать и сдохнуть", через десять-пятнадцать лет сдались бы по-тихому, может даже императора сами бы свергли. Потери людей с обеих сторон были бы несопоставимы. Но тут уж кто первый заказал музыку. Что окопно-артиллерийский ад ПМВ, что коврово-бомбардировочный - Второй, просто вошедшая в историю бессмысленная бойня.
Mingun
Ну хотя бы бросить бомбы на какой-то военный объект, а не на город. Сомневаюсь, что именно уничтожение мирного населения было действительно необходимым для демонстрации технологии. Не говоря уже о том, что одного взрыва было более чем достаточно для демонстрации, а второй явно был сделан из-за желания кровожадных экспериментов, пока еще ответка прилететь не может
svibo
Военный Департамент США оценивал возможные потери, в случае полномасштабной наземной операции, как 1.7 - 4 миллиона, из которых до 800000 убитыми.
rezedent12
Правильнее сказать что японский народ был настолько накачан пропагандой, что возможности сдаться уже практически не оставалось. И только атомная бомба дала повод к сдаче, но и то названной "прекращением сопротивления".
Но вообще, американцы боялись производить высадку, а советские войска были к ней готовы. И у высшего японского военно-политического руководства был очевидный выбор сдаться тем кто не против частной собственности на средства производства.
Ndochp
Огненный смерч над Токио кажется повод не хуже. Особенно если учесть, что проблемы с заражением проявились уже после сдачи. До того — просто по госпиталям раненые с не до конца понятным диагнозом.
rezedent12
Одно дело когда постоянно сбрасывают зажигалки и население уже убеждено что нужно сплотиться, терпеть и жертвовать. То есть людей успели привыкнуть. И другое дело когда появляется новый повод.
Вообще, читал что по сохранившемся стенограммам заседаний главного штаба, о ядерном оружии толком не говорили, зато много говорили о угрозе высадки красной армии на Хоккайдо.
Ndochp
Ну какая примерно разница, 400 самолетов прилетели и сожгли город, или один прилетел, но город так же сожгли. Один день — один город. Там уже города то кончились крупные почти к моменту ядерных бомбардировок.
Да, можно конечно устраивать конспирологию, что Японцы представили 400 самолетов, каждый с такой бомбой вылетающие каждый день и решили сдаться… Но кажется лучше действительно смотреть стенограммы.
YuryB
пруфы есть какие-то? советский солдат частенько реки вплавь форсировал, а тут другой край страны, сколько у СССР вообще десантных кораблей то было?
Vanirn
Можно самомум открыть Вики и почитать - Курильская десантная операция
YuryB
можно, если знаешь что искать, спасибо что дали ссылку. конечно я представлял, что как-то мелкие Курильские острова захватили, а далее сами откройте свою ссылку и посмотрите сколько у СССР было десантных кораблей там (и чьих) ну и прикиньте можно ли было такими силами захватить крупный японский остров с соответствующим обороняющимся контингентом (и так один за одним). а ещё нужна была и бомбардировочная авиация и большие корабли, чтобы провести артподготовку.
вот посмотрите для примера здесь сколько было: https://ru.wikipedia.org/wiki/Высадка_в_Нормандии и не думайте, что в Японии было бы как-то проще, это тоже страна с большим населением и очень упорным в плане обороны
так что нет, советская сухопутная армия расквартированная преимущественно на западе совсем не была готова к такого рода военным операциям
mbalabin
Надо не забывать, что наземная операция тоже не обошлась бы без жертв с японской стороны. То есть, правильно сравнивать: жертвы в случае бомбардировки vs. жертвы в случае гипотетического наземного вторжения.
Такие оценки тоже делались американским генштабом и начинались с сотен тысяч человек - в википедии можно посмотреть разные варианты. Вряд ли для генштаба США это было решающим соображением, но тем не менее.
R3B3LL10N
Мотивы ядерной бомбордировки на самом деле ещё печальнее. Американцам было важно изучить воздействие атома на человека, на случай масштабной ядерной войны, а тут такая удобная возможность. Именно поэтому бомба разорвалась в небе над Хиросимой, а не бахнулась в центр города. Люди умирали от облучения в последующие недели, а не от взрыва. Когда японцы капитулировали, этих умирающих от лучевой болезни бедолаг изучали все кому не лень. Помочь им при этом, разумеется, было уже в большинстве случаев нельзя. Да такой цели и не стояло.
И хотя это помогло придумать методы борьбы с радиацией, эксперимент был не сильно гуманнее чем у нацистов.
bbs12
Погуглил про воздушные взрывы, там не только в радиации дело:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Атмосферный_ядерный_взрыв
alcanoid
Да, только об этом эффекте на тот момент они ещё не знали, его только в начале 50-х обнаружили.
svischuk
Клятые пиндосы, им только бы эксперименты над людьми ставить https://ru.wikipedia.org/wiki/Воздушный_взрыв
Ndochp
На тот момент они кажется просто не могли себе позволить подрывать после удара — там тонкий процесс на хрупких элементах, поломается же.
metric_ghost
Нет. В мемуарах Гровса про это написано.
alcanoid
Возможно, мы немного о разном. Я имел в виду то, что обнаружилось здесь.
maeris
Ладно, что фразу не цитируют без полного выступления Оппенгеймера, так ещё и контекст важен в самой Бхагавад-гите. Грубо говоря, принц не соглашался идти на войну, а бог войны/смерти ему пояснял, что жизни воинов он всё равно заберёт, независимо от выбора и мнения принца. Смысл фразы строго обратен тому, как её обычно трактуют: это не пафос, а утверждение, что создание ядерного оружия было неизбежно. Так Оппенгеймер справлялся с поглощавшей его виной.
YuryB
да, обычные массовые налёты с сотнями самолётов наносили в несколько раз больший урон, чем атомная бомба, но японцы ж не знали сколько их у американцев (а было их кажется тогда всего 5 штук), и они вполне справедливо боялись, что сейчас начнут массово кидать атомные. но в целом да, тут и СССР хотели показать, что не надо на Стамбул лезть (как минимум)
metric_ghost
Планы операции Downfall были на 46-47 года с соответствующими прогнозами по погибшим с обеих сторон.